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近断层地震动下百米高墩桥梁抗震性能

作　者: 孔德成
导　师: 王东升
学　校: 大连海事大学
专　业: 桥梁与隧道工程
关键词: 高墩桥梁 近断层地震动 断层走向 时程分析
分类号: U442.55
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
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内容摘要


汶川大地震造成了巨大的人员伤亡和财产损失。再次表明在断层附近工程结构物破坏要比远离断层严重。目前对于高墩大跨连续刚构桥近断层地震动作用下的抗震性能研究仍较少,而其在西部强震区较多采用,临近甚至穿越活动断层不可避免。本文以某百米高墩大跨刚构桥为工程背景,利用动态时程分析方法,采用四川汶川近断层地震加速度为输入,主要研究了桥梁走向与断层走向之间关系对桥墩、主梁最大位移和受力的影响。主要工作及结论为:(1)以庙子坪大桥、寿江大桥、新房子大桥为例,对汶川大地震中破坏比较严重的几座典型高墩桥梁进行了分析,总结了震害教训。阐述了近断层地震动的概念和特性以及相关桥梁抗震近断层效应研究现状。(2)以某百米高墩桥梁为例,利用大型有限元分析软件ABAQUS,采用三维板壳单元建立了有限元模型,分析了大桥的自振特性。其基本周期约3.23秒,为横桥向振动。(3)以汶川大地震中什邡和绵竹地震波为输入,考虑桥梁走向与断层走向之间的关系,分别考虑桥梁走向与断层平行、呈45度、垂直三种情况,采用单向、双向和三向地震波输入模式,计算了主梁跨中、主墩和主梁各个控制节点的位移和内力响应。总体上看,桥梁走向与断层走向关系对百米高墩桥梁地震反应影响与具体的输入地震动相关。对什邡地震波,当断层走向与桥梁走向一致时,其桥墩响应最大;对绵竹地震波,当断层走向与桥梁走向垂直时,其桥墩响应最大。此外,汶川大地震近断层附近伴有较大的竖向地震动,分析表明竖向地震波输入对桥梁的水平内力和位移影响不大,但对跨中竖向位移和桥墩轴力影响很大。

全文目录


摘要  5-6
ABSTRACT  6-9
第一章 绪论  9-22
  1.1 汶川地震高墩桥梁震害  9-14
    1.1.1 庙子坪大桥  10-11
    1.1.2 寿江大桥  11-12
    1.1.3 新房子大桥  12-13
    1.1.4 汶川地震中其他桥梁震害  13-14
  1.2 近断层强地震动的特点  14-18
    1.2.1 上盘效应  15
    1.2.2 破裂方向效应  15-16
    1.2.3 滑冲效应(Fling step效应)  16-17
    1.2.4 速度脉冲效应  17
    1.2.5 近断层地震动的方向性  17-18
  1.3 高墩大跨连续刚构桥概述  18-19
  1.4 近断层地展动对桥梁抗展性能的研究现状  19-20
  1.5 论文的选题背景和主要内容  20-22
第二章 百米高墩桥梁自由振动分析  22-34
  2.1 建立桥梁地震分析模型  22-24
    2.1.1 工程概况  22-24
    2.1.2 材料参数的选择  24
  2.2 建立有限元模型  24-29
    2.2.1 ABAQUS分析程序简介  24-25
    2.2.2 混凝土中的加强筋  25
    2.2.3 本构关系  25-27
    2.2.4 单元的选取  27
    2.2.5 网格划分  27-28
    2.2.6 约束及边界条件  28-29
    2.2.7 计算方法的选取  29
  2.3 自由振动特性分析  29-33
    2.3.1 桥梁自振特性分析的意义  29-30
    2.3.2 自振特性分析  30-33
  2.4 本章小结  33-34
第三章 百米高墩桥梁抗震性能评价研究  34-59
  3.1 概述  34
  3.2 动力时程分析中输入地展波的选择  34-41
    3.2.1 本文地震动的选择  34-37
    3.2.2 地震波输入工况  37-38
    3.2.3 阻尼的取值  38-39
    3.2.4 计算结果正确性评价  39-41
  3.3 百米高墩桥梁抗震性能评价研究  41-58
    3.3.1 桥墩位移评价  41-46
    3.3.2 主梁跨中位移响应  46-48
    3.3.3 桥墩剪力评价  48-51
    3.3.4 桥墩弯矩评价  51-54
    3.3.5 桥墩轴力评价  54-56
    3.3.6 主梁控制节点内力评价  56-58
  3.4 小结  58-59
第四章 结论及展望  59-60
  4.1 本文完成的研究工作及相关结论  59
  4.2 论文的不足与展望  59-60
参考文献  60-64
攻读学位期间发表的论文  64-65
致谢  65-66
研究生履历  66

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中图分类: > 交通运输 > 公路运输 > 桥涵工程 > 勘测、设计与计算 > 桥涵设计 > 震害分析与抗震设计
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